2010-2011年海口近海岸浮游植物群落结构

2010-2011年海口近海岸浮游植物群落结构
郭璐璐;李仕平;黄镜波;李仙;李洪武
【摘要】为了了解海口近海岸水域生态环境的变化,于2010年9月和2011年8月对海口近海岸的5个生态监控区进行了调查.研究发现浮游植物7门64属98种,其中硅藻58种,甲藻14种,绿藻12种,蓝藻8种,黄藻、裸藻和金藻各2种.浮游植物优势种主要有小环藻(Cyclotella cryptic)、旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)等.赤潮藻类32种,占总种类数的32.6％.浮游植物群落结构评价显示海口近海岸生态监控区污染程度加剧.浮游植物与环境因子的相关性分析显示,2010年浮游植物丰度分布受pH影响较大(相关性系数为r=-0.678,P＜O.01),且与化学需氧量和无机氮呈显著性相关.2011年浮游植物种类数与温度呈显著性负相关(r=-0.660,P＜O.01),且受化学需氧量和溶解氧的影响较大.
【期刊名称】《海南师范大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2013(026)001
【总页数】7页(P54-60)
【关键词】海口;浮游生物;群落结构;优势种;相关性分析
【作者】郭璐璐;李仕平;黄镜波;李仙;李洪武
【作者单位】海南大学海洋学院,海南海口570228
【正文语种】中文
【中图分类】Q948.1
海口市位于北纬19°32′～20°05′，东经110°10′～110°41′.地处海南岛北部，北濒琼州海峡，海域面积830 km2，海岸线长131 km.海口作为典型的亚热带滨海旅游城市，其人类活动会对海域自然环境造成一定的影响.海口市海洋和渔业局，海洋环境监测通报资料分析显示，海口近海域内主要经济活动有养殖、捕捞和滨海旅游，沿岸的经济活动主要有农业种植、高低位池对虾养殖、滨海沙矿开采.影响监测海域水质的污染物主要来自上游污染物的入海江水、沿岸居民的生活污水、港内养殖业的生产废水、港内各类船只排放的含油污水和工业区的工业污水.
海洋浮游植物通过光合作用将无机物转化为有机物，是海域生态系统最重要的初级生产力和次级生产力[1].浮游植物优势种群及群落结构特征指数（如多样性指数、均度指数等）可用来表征其群落结构，优势种群和群落结构特征指数的变化可以在一定程度上反映出环境的变化（如污染等）[2-4].
本研究分别于2010年9月和2011年8月对海口近海岸水域5个生态监控区的浮游植物和水质进行采样检测.综合两次调查中这5个生态监控区的浮游植物种类组成、多样性指数[5]、丰富度指数[6]、均匀度指数[7]等指标，分析海口市近海岸水域5个生态监控区浮游生物的分布特征及及其与环境因子的关系.为综合评价人类活动对海口市近海岸水域生态的影响提供科学依据和基础资料.
1 材料与方法
1.1 采样点区域与站位
调查区域为污水处理厂深水排放口（A1、A2、A3）、龙昆沟入海口（B1、B2、B3）、秀英工业排污口（C1、C2、C3）、东寨港贝类养殖区（E1、E2、E3）和假日海滩（D1、D2、D3），每个调查区布设3个站位，共15个站位，水质调查站位和浮游生物调查站位同步，见图1.
1.2 样品采集及分析方法
浮游植物的采集、贮存、运输和预处理按照GB12763.6-2007《海洋监测规范》规定的海洋生物调查规范方法进行.使用浅水Ⅲ型浮游生物网（网长140 cm，网口内径37 cm，网口面积0.1 m2）垂直拖网方式采样，加入样品体积5‰碘液进行固定.将样品带回室内，进行浓缩至15 mL.Nikon显微镜下计数、鉴定.
1.3 分析和计算方法
Shannon—Weaver[5]多样性指数，计算公式见式（1）：
Margalef[6]丰富度指数，计算公式见式（2）：
Pielous[7]均匀度指数，计算公式见式（3）：
优势种确定是由优势度[8]决定的，计算公式见式（4）：
式中H′为多样性指数；S为种类数；Pi=ni/N（ni是第i个物种的个体数，N是全部物种的个体数）；fi为第i种在各个站位出现的频率，Pi为第i种占各个站位细胞总量的比例.
参考孙军[9]等所提出的浮游植物多样性指数、丰富度和均匀度的阈值，综合评断海口近海域监控区浮游植物群落结构指数，各指数评价见表1.H′值在3～4为无污染，2～3为轻度污染，1～2为中度污染，＜l为重污染；同时结合均匀度、丰富度和优势度等指标来衡量调查海域生物群落结构现状.
表1 浮游植物群落结构指标评价Tab.1 Evaluation of community structure of phytoplankton指标评价很低低一般高很高丰富度d′多样性指数H′均匀度J′＜1.5＜0.5 1.5～1.99 1.5～2.49 2～2.49 2.5～3.49 2.5～4 3.5～4.5≥4≥4.5＜
0.680.68～0.730.74～0.790.80～0.88≥0.88
采用SPSS13.0对各项生物指标及水质因子进行相关性分析.
2 结果与分析
2.1 浮游植物的种类组成与主要类群
海口近海域生态监控区两年共采集到浮游植物98种（属）（见表2）.2010年浮
游植物有66种，2011年78种.2010年发现的66种浮游植物中硅藻类居首位，
为44种，占总种类的66.7%.其次绿藻类10种，占15.2%；甲藻类6种，占
9.1%；蓝藻类5种，占7.6%；金藻类1种，占1.5%.2011年共发现78种浮游
植物，其中硅藻类居首位，为44种，占总种类的56.4%；其次是甲藻类12种，
占15.4%；绿藻类11种，占14.1%；蓝藻类6种，占7.7%；黄藻和裸藻各2种，分别占2.6%；金藻类1种，仅占1.3%.硅藻类占据浮游植物的首位，与海南岛东
北部的研究情况基本类似[10].
表2 浮游植物目录Tab.2 The composition of phytoplankton中文名拉丁文名
中文名拉丁文名硅藻门针杆藻肘状针杆藻角毛藻旋链角毛藻*双突角毛藻*窄隙角毛藻*中华盒形藻*Bacillariphyta Synedra sp.Synedra ulna（Nitzsch）Ehrenberg Chaetoceros sp.Chaetoceros curvisetus Cleve Chaetoceros didymus Chaetoceros affinis Lauder Bidduiphia sinensis Greville曲壳藻豪猪环毛藻海
洋环毛藻菱形海线藻*卵形硅藻加氏拟星杆藻*甲藻门具刺漆沟藻活动盒形藻长耳盒形藻*短角弯角藻*蜂腰双壁藻小环藻中肋骨条藻*舟形藻布氏双尾藻圆筛藻线形圆
筛藻辐射圆筛藻*中心圆筛藻*偏心圆筛藻Bidduiphia mobiliensis Biddulphia aurita Brebisson et Godey Eucampia zoodiacus Ehrenberg Diploneis bombus Cyclotella sp.Skeletonema costatum（Greville）Cleve Navicula sp.Dytilum brightwellii Coscinodiscus sp.Coscinodiscus lineatus Ehrenberg Coscinodiscus radiatus Ehrenberg Coscinodiscus centralis Ehrenberg
Coscinodiscus excentricus Ehrenberg海洋原甲藻*利马原甲藻*裸甲藻五角多甲藻五角原多甲藻*原多甲藻冈比甲藻叉状角藻三角角藻*亚历山大藻多甲藻薄甲藻光甲藻*布纹硅藻菱形藻尖刺菱形藻*奇异菱形藻*长菱形藻*针状菱形藻尖刺拟菱形藻*直链藻具槽直链藻*变异直链藻颗粒直链藻Cyrosigma sp.Nitzschia
sp.Nitzschia pungens Grunow Nitzschia prolongata Nitzschia longissima （Breb）Ralfs Nitzschia acicularis Pseudo-nitzschia pungens Halse Melosira sp.Melosira sulcata（Ehrenberg）Kützing Melosira varians C.Agardh Melosira granulata（Ehrenberg）Ralfs绿藻门栅列藻四尾栅藻斜生栅藻四角藻小球藻纤维藻美丽胶网藻卵囊藻新月鼓藻集星藻Achnanthes sp.Corethron hystrix Corethron pelagicum Thalassionema nitzschioides Grunow Cocconeis sp.Asterionellopsis kariana（Grunow）Round Dinophyta Gonyaulaxspinifera（Claparède&Lachmann）Diesing Prorocentrum micans Ehrenberg Prorocentrum lima（Ehrenberg）Dodge Gymnodinium
sp.Protoperidinium quinquecorne Protoperidinium pentagonum（Gran）Balech Protoperidinium sp.Gamibierdiscus sp.Ceratium furca（Ehrenberg）Claparede&Lachmann Ceratium tripos（O.F.Muller）Nitzsch Alexandrium sp.Protoperidiniam sp.Glenodiniaceae sp.Glenodinium gymnodinium （Macartney）Kofoid&Swezy Chlorophyta Scenedesmus sp.Scenedesmus quadricauda（Turp）Bréb Scenedesmus obliquus（Muell）Kutz Tetraedron sp.Chlorella sp.Ankistrodesmus sp.Dictyosphaerium pulchellum Naegeli Oocystaceae sp.Closterium sp.Actinastrum sp.
续表注*为赤潮生物种类，主要参考文献[11]中文名拉丁文名中文名拉丁文名丹麦细柱藻*海毛藻佛氏海毛藻*长海毛藻小孢空星藻肾形藻蓝藻门胶鞘藻Coelastrum microporum Nephrocytium sp.Cyanophyta Phormidium sp.柔弱几内亚藻*中
华齿状藻*长耳齿状藻*派格棍形藻*海线藻日本星杆藻*海链藻圆海链藻太平洋海链藻*笔尖根管藻*Leptocylindrus danicus Cleve Thalassiothrix sp.Thalassiothrix frauenfeldii Grunow ThalassiothrixlongissimaCleveet Grunow Guinardia delicatula（Cleve）Halse Odontella sinensis（Greville）Grunow Odontella aurita（Myngbye）Agardh Bacillaria paxillifera Thalassionema
sp.Asterionella japonica Cleve Thalassiosira sp.Thalassiosira rotula Meunier Thalassiosira pacifica Gran et Angst Rhizosolenia styliformis颤藻螺旋藻平裂藻席藻束丝藻微囊藻小席藻黄藻门赤潮异弯藻*海洋卡盾藻*根管藻中华半管藻螺旋链鞘藻蜂窝三角藻三角藻翼状茧形藻拟菱形藻Rhizosolenia sp.Hemiaulus sinensis Greville Streptotheca thamwnsis Triceratium favus Ehrenberg Triceratium reticulum Amphiprora alata Kutz Pseudo-nitzschia sp.裸藻门具
瘤扁裸藻壳虫藻金藻门双鞭金藻锥囊藻Oscillatoria sp.Spirulina
sp.Merismopedia sp.Phormidium spp.Aphamizomenon sp.Microcystis
sp.Phormidium tenue（Men.）Gom Xanthophyta Heterosigma akashiwo Chattonella marina（Subrahamanyan）Hara&Chi⁃hara Euglenophyta Phacus suecicus Lemm.Trachelomonas sp.Chrysophyta Isochrysis
sp.Dinobryon sp.
2.2 浮游植物丰度分布
浮游植物丰度范围为11.54×105ind./m3～9849.03×105ind./m3.2010年浮游植物丰度最大的站点为B1（龙昆沟入海口）（897.50×105ind./m3），最小的站点为A3（污水处理厂深水排污口）（11.54×105ind./m3）.5个监控区的浮游植物
丰度大小顺序为：B区＞E区＞D区＞A区＞C区（见表3）.B区（龙昆沟入海口）是海口市中心区污水排放通道[12].上游生活污水通过此区排放到海水中，为该区
浮游植物生长提供大量的营养盐，因而该区的浮游植物密集.2011年浮游植物丰度
最大的站点为D3（东寨港贝类养殖区）（9849.03×105ind./m3），最小的站点为C2（秀英港排污口）（19.24×105ind./m3）.5个监控区的浮游植物丰度大小
顺序为：E区＞B区＞A区＞C区＞D区（见表3）.E区（东寨港贝类养殖区）是
海南省重要的滩涂养殖基地.该区浮游植物丰度较高的原因可能是养殖废水中大量
的有机物分解为浮游植物带来丰富的营养盐.2011年浮游植物平均丰度
（1284.43×105ind./m3）相较于2010年（260.45×105 ind./m3）同季节增加
5倍之多.
表3 浮游植物丰度（×105ind./m3）Tab.3 The density of phytoplankton
（×105ind./m3）注A区为白沙门污水处理厂深水排污口；B区为龙昆沟入海口；C区为秀英港排污口；D区为假日海滩附近海域；E区为东寨港贝类养殖区年份A 区B区C区D区E区71.95 928.04 2010 2011 692.75 1570.20 58.31 242.08 110.27 222.83 367.95 3032.86
2.3 浮游植物优势种
优势种的确定由优势度决定，为将优势种数目控制在一定范围内，规定当优势度
Y≧0.02时，该种为优势种.两年调查中，浮游植物的优势种均为硅藻类，这与南海北部的研究结果类似[13].2010年浮游植物优势种有3种；2011年优势种有5种.小环藻在两年调查中均是第一优势种（Y=0.07，2010；Y=0.31，2011）.辐射圆筛藻（7.45×105ind./m3）、中心圆筛藻（8.99×105ind./m3）、旋链角毛藻（38.80×105 ind./m3）和中肋骨条藻（29.04×105ind./m3）均为赤潮优势种，但其丰度并未达到形成赤潮的基准密度（＞50×104个/L）[14].见表4.
表4 浮游植物优势种Tab.4 The dominant species of phytoplankton年份种名平均生物密度生物密度出现频率优势（×105ind/m3）（%）（%）度y 2010 2011小环藻辐射圆筛藻中心圆筛藻小环藻旋链角毛藻中肋骨条藻布纹硅藻肘状针杆藻124.50 7.45 8.99 290.13 38.80 29.04 8.13 10.65 7.30 3.90 3.10 30.79
7.33 3.54 4.32 2.54 100.00 66.67 66.67 100.00 93.33 100.00 86.67 80.00 0.07 0.03 0.02 0.31 0.07 0.04 0.04 0.02
2.4 浮游植物群落指数的评价
海口近海岸水域生态监控区浮游植物群落多样性指数为2.82±0.79，各站位为0.72～4.11之间；均匀度指数为0.65±0.21，各站位为0.15～0.90之间；丰度指数为1.04±0.26，各站位为0.51～1.64之间.多样性指数与均匀度变化趋势一致，且各采样点2011年多样性指数和均匀度相较于2010年都有所下降（见图2）.2011年A区、B区、D区、E区的浮游植物丰富度小于2010年，C区的丰富度增加.
群落物种多样性是衡量群落稳定性的重要尺度，单纯使用一种指数来解释浮游植物群落的多样性容易造成较大偏差[15].本研究根据表1群落结构指数阈值对海口近海岸各生态监控区的污染程度做出综合评价.海口市近海岸各生态监控区污染程度均加重（见表5）.由于A区排放出的水体经过处理，该区的有机物等含量较少，污染程度相对其他监控区较轻.B区虽然经过治理[12]，但效果不明显，其污染程度仍在加重.随着国际旅游岛的建设，港口和海滩景区的使用率升高，人类活动对C 区和D区的影响加深，导致其污染加剧.E区（东寨港贝类养殖区）与东寨港红树林相近，而红树林湿地系统可以通过物理、化学以及生物作用对各种污染物进行处理，起到净化作用，长期以来被认为是排放污水和废水的便利场所[16-17].E的污染程度较小的原因可能是E区的养殖废水排放到东寨港水域内，红树林对该水域起到一定的净化作用.参考多样性指数小于1、均匀度小于0.3作为多样性较差的标准进行综合评价[18]，B1和D1采样点的浮游植物多样性较差，这可能是B区和D区污染程度加重的原因之一.
表5 海口近海岸生态监控区污染程度评价Tab.5 Results of pollution of near shore ecology monitoring zones of Haikou注A区为白沙门污水处理厂深水排
污口；B区为龙昆沟入海口；C区为秀英港排污口；D区为假日海滩附近海域；E
区为东寨港贝类养殖区；括号内为多样性指数年份A区B区C区D区E区2010 2011无污染（3.65）轻污染（2.83）轻污染（2.94）中污染（1.58）无污染（3.19）轻污染（2.90）无污染（3.51）中污染（1.99）无污染（3.18）轻污染（2.40）
2.5 浮游植物与环境因子关系的相关性分析
通过对浮游植物种类数和细胞丰度与环境因子（水文和营养盐资料由海口市海洋渔业局提供）的相关性分析（见表6）表明，2010年生态监控区浮游植物种类数与
各项环境因子的相关性不明显，表明浮游植物的种类数受多种环境因素正反方向的共同影响，总体上变化较平稳[19].浮游植物细胞丰度与化学需氧量和无机氮呈正
相关关系，与pH呈密切的负相关关系.有机物是浮游植物生长繁殖的必要条件之一，一般情况下，藻类生物量会随有机物浓度增加而增长[20]，海口近海岸生态监控区的浮游植物数量变化符合这一规律.氮、磷营养元素能调节浮游植物的生长，
在一定浓度范围内氮、磷对浮游植物的生长有促进作用，过低的氮、磷含量会限制浮游植物的数量[21].2010年生态监控区的浮游植物丰度与无机氮呈正相关关系，表明无机氮的含量对浮游植物的生长有明显影响.浮游植物丰度与pH（7.77±0.16）呈极显著的负相关（r=-0.678，P＜0.01），表明浮游植物丰度受pH的影响较大. 表6 生态监控区2010年、2011年浮游植物种类和丰度与环境因子的相关分析Tab.6 Correlation analysis between the species composition and density of phytoplankton and environmental variables in five ecology monitoring zones in 2010 and 2011注*表示显著相关，P＜0.05；**表示极显著相关，P＜0.01年份TSpHCODDINDIPDO种类丰度2010 T S p H 1 1 1 COD DIN DIP
DO种类丰度0.180-0.927**-0.733**-0.910**-0.179-0.356-0.280-0.284-0.398--0.083-0.678**1 0.829**0.906**--0.077 0.592*1 0.792**--0.218 0.606*1 1-
0.300 0.452 0.622-0.276 1 0.1111 2011 T S p H 1 1 COD DIN DIP DO种类丰度0.948**0.205-0.815**-0.561-0.816**-0.016-0.238 1-0.451-0.376
0.647*0.527 0.385--0.660**0.045 0.827**-0.926**-0.705*-0.569-0.505-
0.414-0.893**-0.353-0.704*-0.492-0.340 1 0.668*0.762**--0.639*0.264 1 0.623*--0.460 0.217 1-1-0.472 0.112 0.831*-0.210 1-0.0191
影响浮游植物种类组成的主要因素有水温、pH等[22].2011年浮游植物种类数与温度（T=29.87±0.36℃）呈极显著的负相关（r=0.660，P＜0.01）.硅藻类作为生态监控区的最主要类群，大多数属于中温种，温度过高反而限制硅藻类的生长[23].2011年浮游植物种类数与化学需氧量（COD，1.34 mg/L）呈显著性负相关.D区和E区的浮游植物种类数与溶解氧（DO）呈显著性正相关，浮游植物进行光合作用，释放氧气到水体中，提高了水体的溶解氧.
3 结论
1）2010 年和2011年海口5个生态监控区的浮游植物7门64属98种，硅藻类最多为58种，赤潮藻类32种；2010年浮游植物平均丰度为260.45×105 ind./m3，2011年浮游植物平均丰度为1284.43×105 ind./m3.两年的优势种均为硅藻类，共7种，其中赤潮藻类4中，分别为辐射圆筛藻、中心圆筛藻、旋链角毛藻和中肋骨条藻.小环藻两年的优势度分别为0.07、0.31，丰度分别为124.5×105ind./m3、290.13×105ind./m3.
2）2010 年浮游植物多样性指数和均匀度指数分别为3.29±0.44、0.82±0.08，2011年两个指数分别为2.44±0.78、0.48±0.15.丰度指数由2010年的
1.10±0.27降低至2011年的0.97±0.24.2010年污水处理厂深水排污口、秀英港排污口、假日海滩附近海区和东寨港贝类养殖区为无污染区，龙昆沟入海口为轻污染区；2011年污水处理厂深水排污口、秀英港排污口、东寨港贝类养殖区为轻污染区，龙昆沟入海口和假日海滩附近海区为中污染区.
3）相关性分析表明，2010年浮游植物丰度与化学需氧量和无机氮呈正相关关系，与pH呈密切的负相关关系.2011年浮游植物种类数与温度呈极显著的负相关，与化学需氧量（COD）呈显著性负相关；假日海滩和东寨港贝类养殖区浮游植物种
类数与溶解氧呈显著性正相关。

浮游植物受环境因子影响较大，针对性的对排放到海区的污水进行处理能够优化水质，控制群落结构.
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